Word之外的另一個世界——TeX和它的朋友們
廣大科研搬磚工工作者常用的排版和繪圖工具主要是以下幾種：微軟Office系列的Word折柠、Powerpoint勉躺、Excel玖雁，Origin，Mathtype等等记劈。這些軟件都屬于所見即所得類的軟件勺鸦，也就是說你在輸入或者操作的同時能夠?qū)崟r地看到最終的輸出結果。然而他們實際上只是理論上的所見即所得目木，在實際使用中换途，這些軟件都或多或少的存在著以下這些缺點：
- 版本和兼容問題：同一個文件用不同版本的軟件打開時，顯示效果往往會有變化刽射，最重要的是這種變化往往無法預知军拟，難以避免。
- 格式與內(nèi)容混為一體：在使用Word時誓禁，每輸入一段文字懈息，基本都要停滯一段時間，將鍵盤上連續(xù)打字的手移到鼠標上现横，點擊軟件上的各種按鈕漓拾，設置格式。如果想等到完全輸入完之后再修改格式戒祠，要么已經(jīng)忘記了哪些地方需要修改骇两，要么限于長時間的無聊的重復操作之中。
- 多軟件的協(xié)同問題：我們在寫論文或者做PPT的時候姜盈，總是免不了需要用到多個軟件低千，比如用Excel處理數(shù)據(jù)，用Origin繪制圖表。然而多個不同公司示血、不同類型的軟件之間經(jīng)常很難做到完美配合棋傍、合理分工。也許這里處理完的數(shù)據(jù)復制到那個軟件里难审，格式就出了錯瘫拣，或者這里畫的圖在那個軟件里發(fā)生了變形，產(chǎn)生了錯誤告喊。這些情況不僅經(jīng)常發(fā)生麸拄，而且很難解決，耗費了我們很多精力黔姜。
- 排版的細節(jié)問題：如果你看過國外排版精美的教科書拢切，你也許會發(fā)現(xiàn)Word之類的軟件排版出的文字有一種奇怪的感覺，文字之間的間隔秆吵、行與行之間的間距很僵硬淮椰。圖片、表格和文字之間的結合也有一種粗糙感纳寂，顯得不夠?qū)I(yè)主穗。
相信每一個科研工作者或者幾乎需要寫作技術類文字的人都希望有一個更加完美的寫作體系。這一個寫作體系最好具有以下幾個特點：
- 格式和內(nèi)容的分離：輸入內(nèi)容的時間可以不考慮格式烈疚，修改格式的時候無需再回到具體的內(nèi)容中黔牵。
- 美觀而方便的公式輸入：技術類文章中往往少不了公式，而傳統(tǒng)的鼠標點擊式的公式輸入方式無疑是十分低效而丑陋的爷肝。
- 自動化的編號和引用系統(tǒng)：參考文獻的編號和插入、章節(jié)的序號陆错、目錄的生成應該能夠自動實現(xiàn)灯抛，不需要我們操心。
- 精確的音瓷、可自定義的繪圖功能：示意圖对嚼、流程圖之類的圖片中每一個元素的位置、大小绳慎、形狀之類的參數(shù)應該是可以精確定義的纵竖，生成的圖片應該是不受縮放影響的矢量格式。
- 一致的工作方式杏愤、豐富的可拓展性：無論是文字靡砌、公式、圖片珊楼、還是表格通殃、 參考文獻都可以在一個軟件里用一種方式生成，同時還能根據(jù)需要方便的植入其他功能厕宗。
也許有人會想画舌，這么好的東西我怎么沒聽說過堕担，應該還沒出現(xiàn)吧。事實是曲聂，具有上述特點的寫作系統(tǒng)不僅有霹购、而且早就有了。然而由于一定的入門門檻朋腋，僅僅在相對較小的圈子中使用齐疙。然而，科研和技術工作者理應就是這一小圈子的目標受眾乍丈，因此剂碴，我希望簡單介紹一下Tex排版系統(tǒng)，讓更多的人能夠使用它轻专，同時也介紹一些簡單忆矛、強大的工具，希望能夠降低一下初學者的入門門檻请垛，不要在感受到Tex的魅力之前就被它嚇倒催训。
Tex的簡單歷史和現(xiàn)狀
Tex是由計算機專家Knuth（中文名高德納）在80年代創(chuàng)造的，Knuth是以為編程大牛宗收，他在寫作的巨作《計算機編程藝術》第二卷的過程中發(fā)現(xiàn)當時使用的計算機排版系統(tǒng)實在是丑陋不堪漫拭，大牛就是大牛，不忍他的著作被糟糕的排版污染混稽，就發(fā)揮自己的特長采驻，花費了近十年的時間從頭創(chuàng)造了一個新的排版系統(tǒng)，并將其命名為Tex匈勋，是希臘語藝術和技術兩詞的詞頭礼旅，同時創(chuàng)造的還有字體處理程序Metafont。大家可能已經(jīng)猜到了洽洁，Tex其實是一門編程語言痘系，只不過他的任務是進行排版。Tex作為一門編程語言饿自，天生具有強大的功能性汰翠、拓展性和可移植性。但是最初的Tex實在是太復雜了昭雌，需要記憶數(shù)百個格式處理命令复唤，即使是專家用起來也不輕松。后來一個名字以La開頭的數(shù)學系博士在Tex的基礎將格式和內(nèi)容文件分離城豁，形成了現(xiàn)在廣為使用的Latex系統(tǒng)」赌拢現(xiàn)在的Latex最新版本是Latex2e。
對于我們中國的使用者來說，如果你直接去用原版的Latex的話雳旅，并不是一件輕松的事跟磨，應為要讓Tex支持中文需要復雜的設置。幸好攒盈，已經(jīng)有前人幫我們做好了功課〉志校現(xiàn)在大部分中國Latex使用者使用的是已經(jīng)配置好的CTex套裝。這一套裝已經(jīng)集成了Tex系統(tǒng)型豁、編譯器僵蛛、絕大多數(shù)宏包、pdf閱讀器等一系列工具迎变，到手即用充尉，非常方便，大家可以搜索下載衣形。
Tex學習資源推薦
Tex是一個非常復雜的系統(tǒng)驼侠，然而大部分人不需要用到它的全部功能，只需要用到一小部分即可谆吴。國內(nèi)有一些非常熱心人致力于Tex的普及工作倒源，下面是一些常用的資源：
- Latex Studio：http://www.latexstudio.net/ 國內(nèi)最為活躍和全面的Latex綜合站點，提供Latex教程句狼、資源笋熬、模板等等。
- 《Latex2e完全學習手冊》非常全面的中文入門教程腻菇，覆蓋了Latex的方方面面胳螟，對于一般的使用者來說已經(jīng)足夠。
- 如果你覺得上面的學習手冊篇幅太長筹吐，或者你已經(jīng)有一定的Latex基礎旺隙，可以看看K.L Wu 所寫的《簡單粗暴Latex》，這本書的latex源碼作者也共享出來了骏令，可以到此地址下載：https://github.com/wklchris/Note-by-LaTeX/tree/master/LaTeX-cn
Latex的重要性
Latex的學習曲線是十分陡峭的，理論上垄提，你可以直接將一些模板拿來使用榔袋，改改文字就行了。但是铡俐，實際上凰兑，你總會遇到各種各樣的問題。對于很多人來說审丘，碰到一個Error吏够，卻有找不到錯誤所在的感覺是十分令人抓狂的。而且，一旦你不滿足與現(xiàn)成的模板锅知，想對格式做一些針對性的修改播急，往往有一些無所適從。你必須去檢索售睹、查閱大量的資料桩警。這些特點注定了Latex的小眾。那么我們?yōu)槭裁催€要學習Latex呢昌妹？
回想起當初走進Latex這個大坑的緣由捶枢，吸引我努力學習Latex的第一個理由就是對完美排版的追求。有過完整的Latex使用體驗的人大多會被它排版的精致和美觀所感動飞崖。和同樣內(nèi)容的Word文檔對比烂叔，這種精致感是顯而易見的，就像看到花了幾百大洋買的精裝書一樣由衷發(fā)自內(nèi)心的愉悅感固歪。當你一旦知道了有很好的排版方式存在蒜鸡，就越來越不能忍受那些粗糙而低劣的效果。尤其對于數(shù)學公式而言昼牛，沒有其他任何工具可以提供和Latex一樣的效果术瓮。另一個理由就是Latex可以避免重復勞動。我十分討厭Word上一遍遍的鼠標點擊贰健、拖選胞四、再點擊，就是為了把某些段落改個格式伶椿。除了時間上的浪費辜伟，損害最大的其實是寫作時的心情。而Latex的哲學是格式和內(nèi)容的分離脊另。無論多少內(nèi)容导狡、無論分布于文檔的何處，都可以通過一兩個命令一次性完成調(diào)整偎痛。就像學習其他知識一樣旱捧，一旦你掌握了某個技巧，你可以永遠享受它帶來的好處踩麦。一旦你學會了某個Latex命令枚赡，你以后再也不需要花時間去學它了。還有一個理由谓谦，是Latex對特殊格式的處理能力贫橙。比如說，生物領域的學者往往需要排版大段的DNA序列反粥，用Word來處理會非常頭疼卢肃。而通過自定義Latex命令疲迂，你可以實現(xiàn)下面的效果。又或者你需要插入外文莫湘、音階之類的特殊符號尤蒿，在Word環(huán)境下，你需要非常費力的去找逊脯、然而插入進去优质，但是插入的特殊符號往往與其他文字格格不入。Latex可以通過調(diào)入宏包的方式很方便的實現(xiàn)军洼。
Latex繪圖——Tikz 和 pstricks
Latex的繪圖曾經(jīng)是一個麻煩的問題巩螃。當然，你可以用其他工具將圖片畫好之后直接插入進來匕争，但是避乏，那樣的話圖片的清晰度、圖片與文本之間的協(xié)調(diào)型必然會大打折扣甘桑。對于已經(jīng)進了Latex大坑的完美主義者肯定是不能容忍的事拍皮。所以有人搞出了tikz和pstricks。它們是Latex的宏包跑杭，通過程序語言能夠直接繪制出各種復雜精美的圖形铆帽。原則上，如果你是個編程控的德谅，你可以精確的定義圖形上每一個數(shù)據(jù)點爹橱、坐標軸、圖形的坐標窄做、大小愧驱、位置、樣式椭盏。然而组砚，大部分普通用戶往往會被大段的程序嚇到，不信的話可以去http://www.texample.net/tikz/ 上感受一下掏颊。這里我就不介紹tikz的具體語法和使用了（畢竟我自己也不會糟红，如果你想學的話，可以去看看這個：http://blog.sina.com.cn/s/blog_01ea59580100urwi.html ）乌叶。這里我介紹一個圖形界面工具改化，幫助大家用更簡單的方法畫出美觀的圖形。
Matlab2Tikz
對于工程技術類工作者來說枉昏，Matlab是一個常用工具。Matlab輸出的函數(shù)圖表可以通過非常簡單的方法輸出為Tikz圖表揍鸟，直接插入到Latex文件中兄裂。這樣，你既可以利用Matlab強大的數(shù)據(jù)處理和繪圖功能，又能利用Tikz的繪圖燃逻、排版功能致盟，在文本中插入風格一致、可編輯的矢量位圖匾南。經(jīng)過latex輸出的圖片在精細度啃匿、美觀度上都比Matlab的原圖有所提升。這個程序在數(shù)學建模之類的比賽中非常有用蛆楞，能夠在保證效率的前提下大大提高輸出文件的美觀度溯乒。
事實上，除了Matlab豹爹，Mathematica軟件的數(shù)據(jù)也可以通過簡單的處理導入Tikz來繪制裆悄，詳情可見http://bbs.ctex.org/forum.php?mod=viewthread&tid=40700&highlight= 。
GeoGebra
初見GeoGebra的時候臂聋，以為它只是一個其貌不揚的小工具光稼。然而簡單使用一番之后，卻發(fā)現(xiàn)它的功能真是出乎意料的強大孩等。 一方面艾君，GeoGebra 是一個動態(tài)的幾何軟件。你可以在上面畫點肄方、向量冰垄、線段、直線扒秸、多邊形播演、圓錐曲線，甚至是函數(shù)伴奥，事后你還可以改變它們的屬性写烤。另一方面，你也可以直接輸入方程和點坐標來繪制圖形拾徙。GeoGebra 也有處理變數(shù)的能力（這些變數(shù)可以是一個數(shù)字洲炊、角度、向量或點坐標）尼啡，它也可以對函數(shù)作微分與積分暂衡，找出方程的根或計算函數(shù)的極大極小值⊙虏t？偟膩碚f狂巢，GeoGebra是一個面向中學數(shù)學教育的功能全面的綜合數(shù)學平臺。之所以在介紹Latex的這篇文章里介紹這個軟件书聚，是因為它可以方便的將繪制的各種平面函數(shù)圖形直接導出為Tikz格式的latex文件唧领。對于中學數(shù)學老師來說藻雌，出試卷方便了很多啊（不要打我）斩个。
初步感覺胯杭，Geogebra真的是一個很強大的軟件，但是知名度很低受啥。我自己也沒怎么用過做个，無法過多評價，希望大家多多挖掘它的潛力滚局。
Dia
Dia是一個簡單好用的小工具核畴。它主要是用來畫各種流程圖膝但、UML圖。同樣支持直接導出為Tikz格式谤草。相比于現(xiàn)在各種各樣的流程圖軟件來說跟束，Dia體積小巧、界面簡潔丑孩、功能強大冀宴，是個不錯的選擇。
Inkscape
Inkscape是一個類似于Adobe illustrator的矢量繪圖軟件温学。免費略贮、小巧，功能同樣強大仗岖。Inkscape可以將繪制的矢量圖導出為Latex支持的格式逃延。
TikzEdt
Tikzedt是一個專門用來繪制Tikz圖形的軟件，它支持Tikz圖形的實時編譯預覽轧拄，內(nèi)置了很多命令揽祥，大大降低了Tikz的使用門檻。
好工具的意義不在它自身
很多人會問這樣一個問題：Word已經(jīng)夠用了檩电，我為什么要學Latex拄丰？我自己也問過自己同樣的問題。其實這個問題的答案很簡單：如果你覺得Word已經(jīng)夠用的話俐末，你不需要去學Latex料按。就像天天用電腦的人也沒必要去學怎么造計算機一樣。這篇文章標題的前半部分已經(jīng)強調(diào)了卓箫，這是一個科研神器载矿，它更適用于理工科技術類人員。尤其適用于能夠自己產(chǎn)出知識的那一部分烹卒。就像望子成龍的父母一樣恢准，每一個研究出新想法魂挂、新理論的人都希望給自己辛苦計算出的公式、圖形馁筐、文字一個好的外表，在他們看來坠非，學習Latex的成本遠遠不及量子力學敏沉，而因為糟糕的排版使得其他人不愿意認真閱讀背后的內(nèi)容所帶來的損失無疑大得多。
同時炎码，好工具的意義并不在于工具本身盟迟。優(yōu)秀的工具能夠讓你重新去思考你所做的事。學習Latex的過程能夠重新審視寫作和排版的內(nèi)涵潦闲，讓你掌握一個更為優(yōu)秀的工作理念攒菠。正如知乎上這個問題所問的一樣：如何做到像使用 LaTeX 那樣優(yōu)雅地使用 Word？歉闰。即使你放棄了Latex辖众，重新用起了Word，它依然發(fā)揮了它的價值和敬。
